KR101313969B1

KR101313969B1 - 전기 절연유용 기제

Info

Publication number: KR101313969B1
Application number: KR1020087005873A
Authority: KR
Inventors: 타카아키 카노; 준이치 야마다; 히데노부 코이데; 야스노리 핫타
Original assignee: 후지 덴키 가부시키가이샤; 라이온 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2013-10-01
Also published as: WO2007029724A1; CN101278362B; US8187508B2; JP5158347B2; JPWO2007029724A1; KR20080041698A; CN101278362A; US20090270644A1

Abstract

본 발명은, 탄소수 6 내지 14, 바람직하게는 8 내지 12의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산과, 글리세린과의 에스테르화물을 주성분으로 하는 전기 절연유용 기제. 이것에 의해, 전기 특성, 산화 안정성, 냉각 특성, 난연성 및 안전성에 우수한 전기 절연유용 기제를 제공할 수 있다. 특히, 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산으로서, 식물유 유래의 지방산을 원료로 한 식용 유지를 사용함으로써, 에너지·환경 문제에 대응할 수 있는 전기 절연유용 기제가 된다.

Description

전기 절연유용 기제{BASE AGENT FOR ELECTRICAL INSULATING OIL}

본 발명은, 전기 절연유용 기제(base agent)에 관한 것으로, 더욱 상세히 기술하면, 전기 특성, 냉각 특성, 난연성에 우수한 전기 절연유용 기제에 관한 것이다.

변압기, 케이블, 차단기, 콘덴서 등의 절연, 냉각 등의 목적으로 사용되는 전기 절연유로서, 오래전부터 중질 원유를 진공 증류에 의해 소정의 유분으로 나누고, 황산, 알칼리, 수세, 백토(white clay) 등의 처리에 의해 정제된 광유계 절연유나, 디페닐, 실리콘, 프탈산 에스테르 등의 합성화물계 절연유가 사용되어 왔다.

그러나, 광유계 절연유는, 인화성이 높기 때문에, 안전성 등의 점에서 문제가 있을 뿐만 아니라, 에너지 문제나 환경 문제 때문에, 금후 그 사용이 곤란하게 될 가능성이 있다.

한편, 합성화물계 절연유도 인화성이 높고, 고가인 점 등의 문제를 갖고 있고, 특히, 프탈산 에스테르는 내분비 교란 작용의 의심이 지적되고 있다.

또한, PCB가 사용된 시기도 있었지만, 안전성, 독성, 환경오염 등에 큰 문제 를 갖고 있기 때문에, 전기기기에서의 사용은 금지되었다.

이와 같은 경위 때문에, 안전성에 우수한 대두유, 채종유, 피마자유 등의 천연 식물유를 전기 절연유로서 활용하는 것이 기대되고 있다. 그러나, 예를 들면 대형 변압기와 같이 전기 절연유의 대류로 내부를 냉각하는 방식의 기기에 식물유를 적용하는 경우에는, 식물유의 점도가 높은 것, 유동점이 높은 것, 및 산소나 열에 대한 안정성이 나쁜 것이 결점이 된다(특허 문헌 1). 이 때문에, 이들의 식물유를 전기 절연유로서 사용하는 경우, 종래, 광유계나 합성화물계의 절연유와 혼합되어 있었다.

그러나, 광물계나 합성화물계의 절연유를 혼합한 것에서는, 이들의 절연유에 유래하는 상기 문제점을 근본적으로 해결하는 것으로는 되지 않는다.

그래서, 근래, 채종유, 옥수수 기름, 홍화유 등의 식물유의 저급 알코올 에스테르화물을 전기 절연유에 사용하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 2 내지 4).

그러나, 이들 절연유의 비유전율은, 전기기기에 사용되어 있는 절연지의 그것에 비하여 작고, 절연지와의 유전율 정합을 얻을 수 없기 때문에, 기름으로의 전계 스트레스 집중이 발생하고, 절연상의 문제 때문에 기기의 소형화를 어렵게 한다. 게다가, 이들의 절연유는, 인화성이 높은데다가, 산소나 열에 대한 안정성이 아직 불충분하다는 문제도 있다.

따라서 이들의 절연유의 성능은, 금후의 에너지 문제를 해소할 수 있는 전기 절연유로서는 불충분하다.

이 점을 감안하여, 인화성 및 유동점이 낮고, 생분해성에 우수한 절연유로 서, 트리메틸올프로판/펜타에리스리톨, 탄소수 7 내지 18의 지방산과의 에스테르 화합물이 제안되어 있다(특허 문헌 5). 그러나, 이 화합물도 점도가 높고 냉각 특성이 떨어진다는 문제를 갖고 있다.

또한, 본 출원인은, 점도, 유동성, 화학적 안정성 등에 우수한 전기 절연유로서, 탄소수 8 내지 20의 고급 지방산과, 탄소수 6 내지 14의 분기 지방족 1가 알코올과의 에스테르화물이나, 팜유 유래 혼합 지방산 및/또는 대두유 유래 혼합 지방산과, 탄소수 1 내지 5의 지방족 1가 알코올 또는 탄소수 6 내지 14의 분기 지방족 1가 알코올과의 에스테르화물을 이미 보고하고 있다(특허 문헌 6).

이 전기 절연유는, 점도, 유동성, 화학적 안정성 등에는 우수한 것이지만, 인화점이 비교적 낮고, 안전성이라는 점에서 개량의 여지가 있다.

이상과 같이, 인화성이 낮고 안전한데다가, 점도가 낮고 냉각 특성에 우수하고, 산소나 열에 대한 안정성이 좋고, 비유전율이 높고 변압기 등의 소형화가 될 수 있고, 인체나 환경에 안전하다는 각 특성의 밸런스에 우수하고, 실용상의 문제없이 사용할 수 있는 전기 절연유는 전무하고, 더나아가 개량, 개발이 필요하게 되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개소61-260503호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개평9-259638호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특개평11-306864호 공보

특허 문헌 4 : 일본 특개2000-90740호 공보

특허 문헌 5 : 일본 특개2004-273291호 공보

특허 문헌 6 : 국제공개2005/022558호 팜플렛

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 전기 특성, 산화 안정성, 냉각 특성, 난연성 및 안전성에 우수한 전기 절연유용 기제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산과, 글리세린과의 에스테르화물을 주성분으로 하는 전기 절연유용 기제가, 전기 특성, 산화 안정성, 냉각 특성, 및 난연성에 우수한 것을 발견함과 함께, 이 경우에, 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산으로서, 식물유 유래의 지방산을 원료로 한 식용 유지를 사용함으로써, 에너지·환경 문제에 대응할 수 있는 안전성에 우수한 전기 절연유가 되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은,

1. 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산과, 글리세린과의 에스테르화물을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전기 절연유용 기제,

2. 상기 에스테르화물이, 탄소수 8 내지 12의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산과, 글리세린과의 에스테르화물인 제 1항의 전기 절연유용 기제,

3. 상기 에스테르화물이, 40℃에서 20㎟/s 이하의 동점도(kinetic viscosity)를 가지며, 또한, 200℃ 이상의 인화점을 갖는 제 1항 또는 제 2항의 전기 절연유용 기제,

4. 상기 에스테르화물이, 80℃에서 3.0 이상의 비유전율을 갖는 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 전기 절연유용 기제,

5. 상기 에스테르화물이, 60질량% 이상 포함되는 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 전기 절연유용 기제,

6. 상기 에스테르화물이, 95질량% 이상의 지방산 트리글리세라이드로 구성되어 있는 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 전기 절연유용 기제,

7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 전기 절연유용 기제를 사용한 전기기기,

8. 변압기인 제 7항의 전기기기를 제공한다.

본 발명에 관한 전기 절연유용 기제는, 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산과, 글리세린과의 에스테르화물을 주성분으로 하는 것이다.

여기서, 전기 절연유용 기제란, 변압기, 케이블, 차단기, 콘덴서 등의 전기기기의 절연, 냉각 등의 목적으로 사용되는 전기 절연유의 주성분이 되는 재료를 의미한다.

전기 절연유에는 절연 파괴 전압이 높은 것, 체적 저항률이 높은 것, 유전 탄젠트가 작은 것, 비유전율이 높은 것, 점도가 낮고 냉각 특성에 우수한 것, 산소나 열에 대한 안정성에 우수하고 화학적으로 안정한 것, 금속에 대한 부식성이 없는 것, 열에 의한 팽창 계수가 작고 휘발분이 적은 것, 유동점이 낮고 액체상태의 온도 범위가 충분히 넓은 것, 불순물을 포함하지 않은 것 등이 요구된다. 또한, 누설시에 있어서의 안전성도 고려하여, 인화점이 높은 것, 생분해성이 좋은 것, 생물이나 환경에의 악영향이 적은 것 등도 요구된다.

본 발명에서, 탄소수 6 내지 14의 지방산의 구체적인 예로서는, 카프론산, 에난트산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프린산, 운데칸산, 라우린산, 트리데칸산, 미리스틴산, 4-이소카프론산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산, 4-에틸펜탄산, 헥센산, 옥텐산, 노넨산, 카프롤레인산, 미리스트레인산 등을 들 수 있고, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 포화 또는 불포화 지방산의 탄소수가 6 미만이면, 얻어지는 에스테르화물의 전기 특성이 나쁘고, 인화점도 낮기 때문에 안전성이 부족하다. 한편, 탄소수가 14를 초과하면, 얻어지는 에스테르화물의 점도가 높아지기 때문에, 전기 절연유의 냉각 특성이 저하된다는 결점이 있다. 따라서 얻어지는 에스테르화물의 점도를 낮게 하여, 전기 절연유의 냉각 특성을 개선하는 것을 고려하면, 지방산의 탄소수는 6 내지 14가 바람직하다. 또한, 전기 절연유의 냉각 특성을 개선한 다음, 산소나 열에 대한 안정성도 높이는 것을 고려하면, 지방산의 탄소수는 8 내지 12가 바람직하다.

탄소수 8 내지 12의 지방산의 구체적인 예로서는, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프린산, 운데칸산, 라우린산, 4-이소카프론산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산, 4-에틸펜탄산 등을 들 수 있고, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 절연유용 기제에 사용되는 탄소수 6 내지 14의 지방산은, 에너지 문제에 대응함과 함께, 환경 부하를 저감한다는 점에서, 재생 가능 자원인 야자유, 팜핵유, 대두유, 팜유 등의 식물유 유래의 것이 바람직하고, 구체적으로는, 상기에서 예시한 지방산중에서도, 식물유 유래의 카프릴산, 펠라르곤산, 카프린산, 운데칸산, 라우린산이 최적이다.

본 발명의 전기 절연유용 기제를 구성하는 에스테르화물의 원료가 되는 글리세린은, 지방산과 반응하여 에스테르화물을 주는 알코올 중에서 가장 우수한 성능을 발휘하는 것이다. 예를 들면, 1가 알코올인 경우, 이것을 사용하여 얻어지는 에스테르화물은, 인화점이 낮고 안전성에 어려움이 있고, 또한, 비유전율도 낮기 때문에 변압기의 소형화가 어렵다는 결점이 있다. 또한, 벤질기, 페닐기 등의 방향족기를 갖는 알코올은, 인체에 유해할 가능성이 높고, 안전성이라는 점에서 부적합하다. 또한, 에리트리트, 펜타에리트리트, 아라비트, 크실리트, 소르비트, 소르비탄, 만니트, 만니탄, 갈락티트 등의 4가 이상의 다가 알코올인 경우, 이것을 사용하여 얻어지는 에스테르화물은 점도가 높기 때문에, 변압기의 전기 절연유용 기제로서 사용한 경우의 냉각 특성에 떨어진다. 또한, 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노 난디올, 1,10-데칸디올, 1,12-도데칸디올, 1,16-헥사데칸디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 트리메틸올프로판 등의 2 내지 3가 알코올인 경우, 이것을 사용하여 얻어지는 에스테르화물은, 인화점, 점도 등의 점에서 소망하는 성능을 만족하는 경우도 있지만, 석유 유래의 화학합성 알코올이기 때문에, 에너지 문제 대책, 및 환경 부하의 저감이라는 점에서는 부적합하다.

즉, 글리세린의 경우, 이것을 사용하여 얻어지는 에스테르화물은, 전기 절연유에 요구되는 점도, 인화점, 비유전율 및 산화 안정성 등의 여러 특성을 만족하고, 또한, 글리세린이 재생 가능 자원인 야자유, 팜핵유, 대두유, 팜유, 채종유, 옥수수 기름 등의 식물유중의 유지의 구성 성분으로서 널리 분포하고 있기 때문에, 에너지 문제 대책, 및 환경 부하의 저감이라는 점에서 매우 우수하다.

글리세린의 제법으로서는, 특히 한정되는 것이 아니고, (1) 식물유의 유지, 동물의 지질 분해 또는 비누 제조에 즈음하여, 부산물인 폐액을 정제, 농축한 조(crude)글리세린으로부터 제조하는, (2) 프로필렌과 염소로부터 얻은 클로르히드린을 가수분해하는, (3) 효모의 글리세린 발효에 의한, 등의 방법을 들 수 있지만, 에너지 문제 대책, 및 환경 부하의 저감이라는 점에서, 식물유의 유지 분해 또는 식물유로부터의 비누 제조에 즈음하여, 부산물인 폐액을 정제, 농축한 조글리세린으로부터 얻는 수법이 알맞다.

본 발명의 전기 절연유용 기제에 포함된 에스테르화물은, 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산과 글리세린과의 에스테르화물이라 면, 특히 한정되는 것이 아니지만, 카프론산 트리글리세라이드, 에난트산 트리글리세라이드, 카프릴산 트리글리세라이드, 펠라르곤산 트리글리세라이드, 카프린산 트리글리세라이드, 운데칸산 트리글리세라이드, 라우린산 트리글리세라이드, 트리데칸산 트리글리세라이드, 미리스틴산 트리글리세라이드, 4-이소카프론산 트리글리세라이드, 2-에틸헥산산 트리글리세라이드, 3,5,5-트리메틸헥산산 트리글리세라이드, 4-에틸펜탄산 트리글리세라이드, 헥센산 트리글리세라이드, 옥텐산 트리글리세라이드, 노넨산 트리글리세라이드, 카프롤레인산 트리글리세라이드, 미리스트레인산 트리글리세라이드, 이들의 2종 이상의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하고, 이들을 사용함으로써 전기 절연유용 기제로서 전기 특성, 냉각 특성, 산화 안정성, 난연성, 안전성의 여러 특성의 밸런스에 우수한 것으로 된다.

특히, 산소나 열에 대한 화학 안정성을 높이는 것을 고려하면, 2중 결합을 갖지 않는 포화 지방산과 글리세린과의 에스테르화물이 보다 바람직하고, 상술한 에스테르화물 중에서도 카프론산 트리글리세라이드, 에난트산 트리글리세라이드, 카프릴산 트리글리세라이드, 펠라르곤산 트리글리세라이드, 카프린산 트리글리세라이드, 운데칸산 트리글리세라이드, 라우린산 트리글리세라이드, 트리데칸산 트리글리세라이드, 미리스틴산 트리글리세라이드, 4-이소카프론산 트리글리세라이드, 2-에틸헥산산 트리글리세라이드, 3,5,5-트리메틸헥산산 트리글리세라이드, 4-에틸펜탄산 트리글리세라이드를 알맞게 사용할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 에너지 문제 대책, 및 환경 부하의 저감이라는 점에서는 재생 가능 자원인 것이 바람직하고, 게다가, 인체에도 안전한 것이 바람직 하기 때문에, 식물유 유래의 카프론산 트리글리세라이드, 에난트산 트리글리세라이드, 카프릴산 트리글리세라이드, 펠라르곤산 트리글리세라이드, 카프린산 트리글리세라이드, 운데칸산 트리글리세라이드, 라우린산 트리글리세라이드, 트리데칸산 트리글리세라이드, 미리스틴산 트리글리세라이드가 알맞고, 예를 들면, 이미 중쇄(中鎖) 지방산 트리글리세라이드의 식용 유지로서 상품화되어 있는 가오(주)제 코코나드 시리즈(RK, mL, MT), 리엔비타민(주)제 액터 시리즈(M-107R, M-1, M-2, M-3, M-4), 라이온(주)제 레오세이프 MCT-75, MCT-85 등이 알맞다.

상기 에스테르화물은, 공지의 여러가지의 에스테르 화법을 이용하여 제조할 수 있고, 예를 들면, (1) 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산과 글리세린을, 산, 알칼리 또는 유기금속 촉매의 존재하에서 반응하여 에스테르화 시키는 방법, (2) 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산 에스테르화물과 글리세린을, 산, 알칼리 또는 유기금속 촉매의 존재하에서 반응하여 에스테르 교환시키는 방법, (3) 팜유, 대두유, 야자유 및 팜핵유라는 식물유를 증류 등에 의해 분류(分留)하는 방법, (4) 먼저 팜유, 대두유, 야자유 및 팜핵유라는 식물유와 글리세린을 산, 알칼리 또는 유기금속 촉매의 존재하에서 반응하여 에스테르 교환시켜서, 증류 등에 의해 분류하는 방법 등에 의해 제조할 수 있다. 이들의 제조 방법에서, 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산으로서, 또한, 글리세린으로서, 식용으로 사용된 식물유의 폐유, 폐산, 폐지방산 에스테르를 재이용할 수도 있다.

본 발명의 전기 절연유용 기제를 구성하는 에스테르화물은, 글리세린의 3개 의 수산기의 일부가 에스테르화 되지 않고 남아 있는 지방산 모노글리세라이드, 지방산 디글리세라이드 등의 부분 에스테르라도 좋지만, 절연유의 전기 특성의 향상이라는 점에서, 해당 글리세린의 모든 수산기가 에스테르화 된 지방산 트리글리세라이드를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 전기 특성을 향상시키는 점에서, 에스테르화물이, 바람직하게는 95질량% 이상, 보다 바람직하게는 98질량% 이상, 더욱더 바람직하게는 99질량% 이상의 지방산 트리글리세라이드에 의해 구성되어 있는 것이 알맞다.

본 발명에서, 에스테르화물은 전기 절연유용 기제가 주성분으로서 포함되는 것이지만, 특히, 점도, 인화점, 비유전율 및 산화 안정성 등의 요구 품질을 밸런스 좋게 충족시킨다는 점에서, 상기 에스테르화물은 전기 절연유 전량중에 60질량% 이상 포함되는 것이 바람직하고, 80질량% 이상 포함되는 것이 보다 바람직하고, 90질량% 이상 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 「주성분」이란, 전기 절연유용 기제중에 해당 성분이 50질량% 초과 포함되는 것을 의미한다.

본 발명의 전기 절연유용 기제는, 40℃에서의 동점도가 20㎟/s 이하인 것이 바람직하다. 동점도가 20㎟/s를 초과한 경우, 인화점이 높아지고 안전성이 향상하는 것이지만, 변압기 내 등에서의 절연유의 순환이 불충분하게 되고, 냉각이 불완전하게 되어 과열의 원인이 될 우려가 있다. 특히, 40℃에서의 동점도가 10 내지 17㎟/s이면, 인화점이 높고 안전하고, 또한 점도가 낮고 냉각 특성에 우수한 전기 절연유용 기제로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 절연유용 기제는, 80℃에서의 비유전율이 3.0 이상인 것이 바람직하다. 80℃에서의 비유전율이 3.0 미만에서는, 변압기 내 등에서 사용되고 있는 절연지와의 비유전율에 차가 생기고, 변압기 등의 소형화가 곤란할 우려가 있다. 이 비유전율이 3.0 이상, 바람직하게는 3.4 이상이면, 절연지의 비유전율에 가까워지고 부분 방전이 일어나기 어렵게 되기 때문에, 변압기 등의 소형화가 가능해지는 이점이 있다. 단, 비유전율이 과도하게 높으면, 체적 저항률이 저하되는 경향이 있기 때문에, 80℃에서의 비유전율의 상한은, 6.0 정도인 것이 바람직하다.

본 발명의 전기 절연유용 기제의 인화점은, 200℃ 이상이 바람직하고, 인화점이 높을수록 안전하기 때문에 230℃ 이상이 보다 바람직하다. 인화점이 200℃ 미만에서는, 일본 국내에서의 소방법의 위험물 제 4류 제 3 석유류에 해당하고, 누설할 때에 화재 등이 생길 우려가 있다. 특히, 인화점 230℃ 이상의 중쇄 지방산 트리글리세라이드의 식용 유지 등은, 일본국 소방법의 동식물유류에 해당하는 것이고, 화재 등의 위험성이 낮고 안전성이 우수하기 때문에 알맞다. 나아가서는, 인화점이 250℃ 이상이면, 안전성이 높기 때문에 소방법 위험물로부터 제외되기 때문에, 본 발명의 전기 절연유용 기제의 인화점은 250℃ 이상이 바람직하다. 단, 채종유와 같이 인화점이 300℃를 초과하면, 점도가 높아지고 변압기 등의 냉각 특성에 떨어지기 때문에, 그 하한은 300℃ 이하가 바람직하다.

또한, 본 발명의 전기 절연유용 기제는, 산소나 열에 대한 안정성을 확보하기 위해, JIS C2101에 의한 산화 안정성 시험(120℃, 75시간)에서, 열화 후의 모든 산가가 0.5㎎K0H/g 이하가 바람직하고, 0.3㎎K0H/g 이하가 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 전기 절연유용 기제는, 우수한 전기 특성을 확보하기 위해, JIS C2101에 의한 유전 탄젠트(80℃)가 5% 이하, 절연 파괴 전압이 30㎸ 이상, 특히 60㎸ 이상인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 전기 절연유용 기제는, 자연 환경에의 부하를 저감하기 위해, 바람직하게는 60% 이상(28일 후), 보다 바람직하게는 80% 이상(28일 후), 보다 한층 바람직하게는 85% 이상(28일 후)의 생분해성을 갖는 것이 알맞다.

예를 들면, 중쇄 지방산(카프릴산/카프린산) 트리글리세라이드는, IUCLID Dataset(Dataset created by : EUROPEAN COMMISSION-European Chemical Bureau)에 생분해성 93%(28일 후)라는 결과가 보고되어 있고, 자연 환경에의 부하가 작은 전기 절연유용 기제로서, 본 발명에 알맞게 사용할 수 있다.

마찬가지로 자연 환경에 대한 부하 영향을 저감한다는 점에서, 본 발명의 전기 절연유용 기제는, 어(魚)독성 시험에서, LC50 농도가 50㎎/L 이상(96시간)을 갖는 것이 바람직하다.

예를 들면, 중쇄 지방산(카프릴산/카프린산) 트리글리세라이드는, IUCLID Dataset(Dataset created by : EUROPEAN COMMISSION-European Chemical Bureau)에 어독성 시험에서 LC0 농도가 53㎎/L 이상(96시간) 이라는 결과가 보고되어 있고, 자연 환경에의 부하가 아주 작은 전기 절연유용 기제로서, 본 발명에 알맞게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 절연유용 기제는, 인체나 동물에게 미치는 영향을 파 악할 수 있는 것으로 하기 위해, 급성독성이나 변이원성 등의 유해성 정보가, 데이터로서 취득되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 2-에틸헥산산 트리글리세리드(가오(주)제 에키세팔TGO)는,

급성독성 : 경구(peroral), 래트, LD50 : >2500㎎/kg

피부 자극성 : 인간, 60%, 48 시간 폐쇄 부착 시험 : 평균 평점=0.05

(판정 기준과 평점 : 반응은 인정되지 않는다=0, 희미한 붉은 반점=0.5, 명료한 붉은 반점=1, 붉은 반점 및 부종=2, 붉은 반점, 부종에 소수포, 구진(丘疹)을 수반=3)

몰모트, 100% 24시간 폐쇄 부착 시험 : 평균 평점=0.2

몰모트, 100%, 4회 연속 도포 시험 : 평균 평점=1.0

(판정 기준과 평점 : 반응은 인정되지 않는다=0, 희미한 붉은 반점을 인정한다=1, 명료한 붉은 반점을 인정한다=2, 붉은 반점과 부종을 인정한다=3, 붉은 반점과 부종 및 부수럼 또는 괴사(necrosis)를 인정한다=4)

눈 자극성 : 토끼, 100%, 0ECD405법 : 자극성 없음(EU의 분류 기준에 의한다)

변이원성 : Ames 시험(살모넬라균 TA98, TA100) : 음성

생식 독성 : 경구, 래드, 임신 6-15H : N0AEL>1000㎎/kg

이라는 유해성 정보가 데이터로서 취득되어 있고, 인체나 동물에게 미치는 영향이 작다고 파악할 수 있는 전기 절연유용 기제로서, 본 발명에 알맞게 사용할 수 있다.

또한, 중쇄 지방산(카프릴산/카프린산) 트리글리세라이드도 IUCLID Dataset(Dataset created by : EUROPEAN COMMISSION-European Chemical Bureau)에 유해성 정보가 상세히 보고되어 있고, 인체나 동물에게 미치는 영향이 작다고 파악할 수 있는 전기 절연유용 기제로서, 본 발명에 알맞게 사용할 수 있다.

본 발명의 전기 절연유용 기제는, 전기 특성을 개선하기 위해, 글리세린의 제거·분리, 무기 성분 제거, 중화, 수세, 증류, 백토 처리, 탈기 처리 등의 정제가 시행된 것이 바람직하다. 특히, 에스테르화물의 산가 및 함수율이 높은 경우, 전기 특성이 악화하는 경향에 있기 때문에, 적어도 산가 저감을 목적으로 한 활성 백토/활성 알루미나 등으로의 흡착 처리 및 수분 저감을 목적으로 한 탈기 처리가 이루어져 있는 것이 바람직하다.

활성 백토/활성 알루미나 흡착 처리는, 유리 지방산이나 산/알칼리/유기금속 촉매 등을 제거하기 위해 행하는 것이고, 예를 들면, 에스테르화물에 활성 백토 및/또는 활성 알루미나를 첨가하여, 유리 지방산 등을 흡착시킨 후, 여과에 의해 활성 백토 및/또는 활성 알루미나를 제거하는 방법에 의해 행하여진다.

구체적으로는 Mg, A1, Si 등을 주성분으로 하는 무기 합성 흡착제인 쿄와드 시리즈(쿄와드 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 1000, 2000 등, 교와화학공업(주)제)나, 토미타 AD 시리즈(토미타 AD100, 500, 600, 700 등, 도미타제약(주)제)를 에스테르화물 100질량부에 대해 0.01 내지 5질량부 가하고, 20℃ 내지 160℃로 10분 내지 10시간, 공기 하에서, 공소나 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 하에서, 또는 감압 조건하에서 흡착 처리하는 것이 바람직하다. 이 조작에 의해 에스테르화 물의 산가를 바람직하게는 0.0001 내지 0.01㎎K0H/g 이하, 보다 바람직하게는 0.0001 내지 0.005㎎K0H/g 이하로 저감시킬 수 있고, 그 결과, 에스테르화물의 전기 특성을 현저하게 높일 수 있다.

탈기 처리는, 에스테르화물 중의 수분, 공기를 제거하기 위해 행하는 것이고, 구체적으로는 질소 치환 후, 20 내지 160℃, 10분 내지 10시간, 진공도 0.1kPa 내지 80kPa에 의해 감압 제거한다. 이때, 톨루엔, 케로신, 이소프로필알코올, 에탄올, 피리딘 등의, 물과 공비(azeotrope) 가능한 화합물을, 에스테르화물중의 수분에 대해 0.1 내지 3몰 첨가하여 공비를 행하여도 좋다. 또는, 진공 정유기 등의 장치를 이용하여 수분 제거를 행하여도 좋다. 이들의 조작에 의해 에스테르화물중의 수분을 바람직하게는 0.1 내지 100ppm 이하로, 보다 바람직하게는 0.1 내지 50ppm 이하로 저감시킬 수 있고, 그 결과 에스테르화물의 전기 특성을 현저하게 높일 수 있다.

탈기 처리 후, 에스테르화물이 재차 수분을 흡수하지 않도록, 질소 분위기 하에서, 또는 건조 공기 하에서 보존하는 것이 바람직하다. 또한, 몰레큘러시브스4A(순정화학(주)제) 등의 탈수제를, 에스테르화물 100질량부에 대해, 0.1 내지 30질량부 첨가하여 보존하는 것도 좋다. 몰레큘러시브스4A 등의 탈수제의 작용에 의해, 장기간, 함수량 0.1 내지 50ppm 이하의 상태를 유지할 수 있다.

상기 에스테르화물은, 그 자체 단일품으로도 전기 절연유로서 사용할 수 있지만, 산화 방지제, 금속 불활성화제, 유동대전 방지제, 분자 수복제, 유동점 강하제 등의 첨가제를 배합하여 사용할 수도 있다.

산화 방지제로서는, 예를 들면, 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 부틸화 히드록시아니솔, 2,6-디-t-부틸-4-에틸페놀, 스테아릴-β-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등의 모노페놀계 산화 방지제 ; 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페놀) 등의 비스페놀계 산화 방지제 ; 테트라키스-[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 토코페롤류 등의 고분자형 페놀류 ; 디라우릴3,3'-티오디프로피오네이트, 디미리스틸3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴3,3'-티오디프로피오네이트 등의 유황계 산화 방지제 ; 트리페닐포스파이트, 디페닐이소데실포스파이트 등의 인(燐)계 산화 방지제 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 에스테르화물과의 상용성에 우수하고, 산화 방지 효과가 높은 2,6-디-t-부틸-p-크레졸, 부틸화 히드록시아니솔, 2,6-디-t-부틸-4-에틸페놀, 스테아릴-β―(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등의 모노페놀계 산화 방지제나, 식물유지에 포함되고 인체에의 안전성이 높은 토코페롤류가 우수하다.

금속 불활성화제로서는, 예를 들면, 벤조트리아졸 벤조트리아졸 유도체, 티아졸 등이 사용된다. 그 중에서도, 유동대전 방지제로서도 작용하는 벤조트리아졸, 벤조트리아졸 유도체가 우수하다.

분자 수복제로서는, 예를 들면, 디페닐카르보디이미드, 디톨릴카르보디이미드, 비스(이소프로필페닐)카르보디이미드, 비스(부틸페닐)카르보디이미드 등의 비스(알킬페닐)카르보디이미드, 페닐글리시딜에테르, 페닐글리시딜에스테르, 알킬글 리시딜에테르, 알킬글리시딜에스테르 등의 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.

유동점 강하제로서는, 예를 들면, 알킬메타크릴레이트계 폴리머 및/또는 알킬아크릴레이트계 폴리머를 들 수 있고, 바람직하게는 질량평균 분자량이 5천 내지 50만 정도로, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기의 폴리알킬메타크릴레이트 또는 알킬아크릴레이트계 폴리머를 알맞게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 폴리헵틸아크릴레이트, 폴리헵틸메타크릴레이트, 폴리노닐아크릴레이트, 폴리노닐메타크릴레이트, 폴리운데실아크릴레이트, 폴리운데실메타크릴레이트, 폴리트리데실아크릴레이트, 폴리트리데실메타크릴레이트, 폴리펜타데실아크릴레이트, 폴리펜타데실메타크릴레이트, 폴리헵타데실아크릴레이트, 폴리헵타데실메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필아크릴레이트, 폴리프로필메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 특히, 산요카세이공업(주)제 아크루브100 시리즈(132, 133, 136, 137, 138, 146, 160)가 , 에스테르화물의 유동점 저하 작용 및 핸들링성의 점에서 좋다.

이들의 산화 방지제, 금속 불활성화제, 유동대전 방지제, 분자 수복제 및 유동점 강하제는, 개개의 요구 품질에 따라 1종 단독 또는 2종 이상 조합시켜서 첨가하면 좋다. 첨가량은 전기 절연유용 기제중, 각 첨가제 모두 3질량% 이하로 한 것이 알맞지만, 산화 방지제는 0.01 내지 1질량%, 금속 불활성화제 및 유동대전 방지제는 5 내지 1000ppm, 분자 수복제는 0.01 내지 1질량%, 유동점 강하제는 0.01 내지 1질량%의 범위에서 각각 요구 품질에 따라 첨가하는 것이 좋다. 단, 전기 특성에 악영향을 미치지 않게 하기 위해, 첨가제 전량으로서 3질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 첨가제 이외에, 마모 방지제, 극압제, 점도지수 향상제, 청정 분산제 등의 첨가제를, 단독 또는 복수종류 조합시켜서 첨가할 수도 있다. 이들의 첨가제의 첨가량은 특히 제한되지 않지만, 전기 절연유용 기제중에 1질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기 절연유용 기제에서는, 에스테르화물을 구성하는 소정의 글리세린에 대채하여, 해당 글리세린의 알킬렌옥시드 부가체를 사용할 수도 있다. 이와 같은 글리세린알킬렌옥시드 부가체의 에스테르화물을 사용함으로써, 비유전율을 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 상기 에스테르화물과 글리세린알킬렌옥시드 부가체의 에스테르 유도체를 혼합하여 전기 절연유용 기제로 할 수도 있다.

알킬렌옥시드로서는, 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드, 및/또는 이들의 혼합물을, 글리세린에 대해 1 내지 15몰, 바람직하게는 1 내지 10몰 부가시킨 글리세린알킬렌옥시드 부가체를 들 수 있다.

알킬렌옥시드 부가체의 제법으로서는, 예를 들면, 본 발명의 에스테르화물에, 알루미늄이나 마그네슘 등의 금속 산화물을 주체로 한 촉매 등을 이용하여, 알킬렌옥시드를 삽입 반응시키거나, 에스테르화물에 글리세린의 알킬렌옥시드 부가체를 에스테르화/교환 반응시키는 방법을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 절연유용 기제는 상용성에 우수하기 때문에, 그 밖의 전기 절연유와 혼합하여 사용할 수도 있다. 사용 가능한 그 밖의 전기 절연유로서는, 예를 들면, 알킬벤젠, 알킬인단, 폴리부텐, 폴리-α-올레핀, 프탈산 에스테르, 디아릴알칸, 알킬나프탈렌, 알킬비페닐, 트리아릴알칸, 터페닐, 아릴나프탈렌, 1,1-디페닐에틸렌, 1,3-디페닐부텐-1, 1,4-디페닐-4-메틸-펜텐-1, 실리콘유, 광유, 식물유, 식물유의 저급 알코올에스테르화물 등을 들 수 있다.

이들 그 밖의 전기 절연유중에서도, 에너지 문제 대책, 환경에 대한 부하의 저감 및 안전성을 고려한 경우, 식물유 또는 실리콘유를 사용하는 것이 바람직하고, 또한, 저점도화를 고려한 경우, 광유 또는 식물유의 저급 알코올에스테르화물을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기 절연유용 기제와, 그 밖의 전기 절연유와의 혼합 비율은, 본 발명의 전기 절연유용 기제(에스테르화물)가 상용성에 우수하기 때문에, 임의의 비율로 혼합하는 것이 가능하지만, 환경 부하 등을 저감하는 것을 고려하면, 본 발명의 전기 절연유용 기제 100질량부에 대해, 그 밖의 전기 절연유가 100질량부 이하인 것이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 들어서, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 하기한 실시예로 한정되는 것이 아니다.

또한, 이하의 실시예 및 비교예에서, 산가, 수분, 동점도, 인화점, 산화 안정성, 절연 파괴 전압, 비유전율 및 지방산 트리글리세라이드 함유량은, 하기한 방법에 의해, 측정한 값이다.

(1) 산가 : JIS K1557 전위차 측정법에 준거한 방법에 의해 구하였다.

(2) 수분 : JIS K0068 칼피셔법에 준거한 방법에 의해 구하였다.

(3) 동점도 : JIS K2283 캐논-펜스케 점토계에 준거한 방법에 의해 구하였다.

(4) 인화점 : JIS K2265 클리브랜드 개방식에 준거한 방법에 의해 구하였다.

(5) 산화 안정성 : JIS C2101 전기 절연유 시험법에 준거한 방법에 의해 구하였다.

(6) 절연 파괴 전압 : JIS C2101 전기 절연유 시험법에 준거한 방법에 의해 구하였다.

(7) 비유전율 : JIS C2101 전기 절연유 시험법에 준거한 방법에 의해 구하였다.

(8) 지방산 트리글리세라이드 함유량 : 시료 약 40㎎를 3mL 바이얼병에 취하고, 피리딘 0.5mL,·헥사메틸디실라잔 0.4mL, 트리메틸클로로실란 0.2mL을 가하여 80℃로 30분간 트리메틸실릴화(化) 하고, 그 상등액만을 가스크로마토 분석한다.

<가스크로마토 조건>

가스크로마토 장치 : GC-9A, (주)시마즈제작소제

칼럼 : 2%0V-1/ChromosorbW·AW-DMCS(60/80mcsh)3mmID×0.5mL, (주)시마즈제작소제

칼럼 온도 : 120→ 330℃(가속 온도 ; 10℃/분)

검출기 : FID

주입구, 검출기 온도 : 330℃

캐리어 가스 : N₂ 가스, 50mL/분

주입량 : 1㎕

[실시예 1]

교반기, 온도계, 분축(分縮) 및 전축(全縮) 콘덴서를 부착한 4구(口)프라스코에, 야자, 팜핵유 유래의 혼합 지방산 메틸에스테르(카프릴산 메틸(파스텔 M-8, 라이온(주)제)/카프린산 메틸(파스텔 M-10, 라이온(주)제)/라우린산 메틸(파스텔 M-12, 라이온(주)제)/미리스틴산 메틸(파스텔 M-14, 라이온(주)제)=51/42/5/2 질량비)과, 글리세린을 혼합 지방산 메틸에스테르/글리세린의 몰비가 4.0이 되도록 넣었다. 수산화 칼륨(순정화학(주)제)/산화 아연(순정화학(주)제)을 촉매로서 0.25질량%(대(對) 혼합 지방산 메틸에스테르 + 글리세린) 가하여, 180 내지 200℃에서 10시간 에스테르 교환을 행하고, 그 후, 감압 증류, 수세에 의해 미반응의 혼합 지방산 메틸에스테르, 글리세린, 부생물(副生物)인 모노글리세리드, 디글리세리드를 제거하고, 95질량% 이상의 혼합 지방산 트리글리세라이드를 얻었다. 다음에 얻어진 혼합 지방산 트리글리세라이드에 대해 쿄와드 700SL/쿄와드 500SH(교와화학공업(주)제)를 1질량%/2.5질량% 첨가하고, 진공도 2.7kPa의 감압하, 110℃로 2시간 흡착, 탈기 탈수 처리를 시행하였다, 그 후, 여과에 의해, 쿄와드 700SL/쿄와드 500SH를 제거하였다. 얻어진 혼합 지방산 트리글리세라이드의 전기 절연유용 기제(A)는 초기 산가가 0.004㎎K0H/g이고, 수분은 90ppm이였다.

[실시예 2]

식용 유지인, 지방산 트리글리세라이드 함유량이 97질량% 이상의 카프릴산 트리글리세라이드(코코나드 RK, 가오(주)제) 100질량부에 대해, 쿄와드 500SH(교와화학공업(주)제)를 2.5질량부 첨가하고, 진공도 2.7kPa의 감압하, 110℃로 2시간 흡착, 탈기 탈수 처리를 시행하였다. 그 후, 여과에 의해 쿄와드 500SH를 제거하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(B)는, 산가 0.002㎎K0H/g, 수분 50ppm이였다. 전기 절연유용 기제(B)는, 수분을 흡수하지 않도록 몰레큘러시브스 4A(순정화학공업(주)제)를 넣고, 질소 분위기하로 하여 보존한 바, 수분은 10ppm이 되고, 이 상태를 1개월간 유지할 수 있었다.

[실시예 3]

식용 유지인, 지방산 트리글리세라이드 함유량이 95질량% 이상의 혼합 지방산(카프릴산/카프린산=75/25) 트리글리세라이드(레오세프 MCT-75, 라이온(주)제) 100질량부에 대해, 실시예 2와 마찬가지로 흡착, 탈기 탈수 처리를 행하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(C)는, 산가 0.005㎎K0H/g, 수분 80ppm이였다.

[실시예 4]

식용 유지인, 지방산 트리글리세라이드 함유량이 95질량% 이상의 혼합 지방산(카프릴산/카프린산=85/15) 트리글리세라이드(레오세프 MCT-85, 라이온(주)제) 100질량부에 대해, 실시예 2와 마찬가지로 흡착, 탈기 탈수 처리를 행하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(D)는, 산가 0.003㎎K0H/g, 수분 80ppm이였다.

[실시예 5]

화장품용 기제인, 지방산 트리글리세라이드 함유량이 97질량% 이상의 2-에틸 헥산산 트리글리세라이드(에키세팔 TGO, 가오(주)제) 100질량부에 대해, 실시예 2와 마찬가지로 흡착, 탈기 탈수 처리를 행하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(E)는, 산가 0.008㎎K0H/g, 수분 60ppm이였다.

[실시예 6]

실시예 3에서 얻어진 전기 절연유용 기제(C) 80질량부와, 채종유(순정화학(주)제) 20질량부를 혼합 교반하여 균일 용액으로 하였다. 이 균일 용액 100질량부에 대해, 실시예 2와 마찬가지로 흡착, 탈기 탈수 처리를 행하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(F)는, 산가 0.005㎎K0H/g, 수분 90ppm이였다.

[실시예 7]

실시예 3에서 얻어진 전기 절연유용 기제(C) 80질량부와, 팜유 유래 혼합 지방산 이소트리데실에스테르(제조법 : 특허 문헌 6에 기재) 20질량부를 혼합 교반하여 균일 용액으로 하였다. 이 균일 용액 100질량부에 대해, 실시예 2와 마찬가지로 흡착, 탈기 탈수 처리를 행하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(G)는, 산가 0.004㎎K0H/g, 수분 40ppm이였다.

[실시예 8]

실시예 3에서 얻어진 전기 절연유용 기제(C) 95질량부와, 폴리에틸렌글리콜2-에틸헥산산 디에스테르(리오논 DEH-40, 라이온(주)제) 5질량부를 혼합 교반하여 균일 용액으로 하였다. 이 균일 용액 100질량부에 대해, 실시예 2와 마찬가지로 흡착, 탈기 탈수 처리를 행하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(H)는, 산가 0.006㎎K0H/g, 수분 70ppm이였다.

[실시예 9]

실시예 2에서 얻어진 전기 절연유용 기제(B) 60질량부와, 트리메틸올프로판트리카프릴레이트(루비놀F-310N, 라이온(주)제) 40질량부를 혼합 교반하여 균일 용액으로 하였다. 이 균일 용액 100질량부에 대해, 실시예 2와 마찬가지로 흡착, 탈기 탈수 처리를 행하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(I)는, 산가 0.007㎎K0H/g, 수분 80ppm이였다.

[비교예 1 내지 5]

채종유(비교예 1 순정화학(주)제), 채종유 이소부틸에스테르(비교예 2 제조법 : 특허 문헌 4에 기재), 라우린산 2-에틸헥실(비교예 3 제조법 : 특허 문헌 6에 기재), 3,5,5-트리메틸헥산산 펜타에리스리톨에스테르(비교예 4 제조법 : 특허 문헌 5에 기재), 광유(비교예 5 신일본석유(주)제)를 그대로 전기 절연유용 기제로 하였다.

상기 각 실시예에서 얻어진 전기 절연유용 기제(A 내지 I) 및 비교예 1 내지 5에 관해, 구성 지방산, 구성 알코올, 및 물성시험 결과를 표 1에 정리하여 표시하였다.

[표 1]

표 1에 표시하는 바와 같이, 실시예 1 내지 9의 전기 절연유용 기제(A 내지 I)는, 비교예 1 내지 5의 전기 절연유용 기제에 비하여, 냉각 특성을 나타내는 점도, 안전성을 나타내는 인화점, 변압기 등의 소형화를 가능하게 하는 지표인 비유전율, 전기 절연유용 기제로서의 기본 성능인 절연 파괴 전압, 및 전기 절연유용 기제로서의 산화 안정성의 전부에서 밸런스 좋게 우수한 값을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 인화점이 250℃ 이상의 실시 예의 기제는, 일본 국내에서 소방법 위험물로부터 제외되고 안전성이 높다.

또한, 실시예 1 내지 4에서 얻어진 중쇄 지방산 트리 글리세리드는, 식물유 유래의 식용 유지이기 때문에, 인체에 대한 안전성이 실증되어 있고, 환경에의 부하도 극히 작다. 또한, 실시예 5에서 얻어진 지방산 트리 글리세리드도 화장품용 기제이기 때문에 안전성이 실증되어 있다.

[실시예 10]

실시예 1에서 얻어진 전기 절연유용 기제(A)에 대해, 2,6-디-t-부틸-p-크레졸을 0.1질량% 첨가하고, 이것을 용해하여 균일 용액으로 하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제(A')(초기 산가 0.004㎎K0H/g)의 산화 안정성 시험(120℃, 75h)을 행한 결과, 산가는 0.05㎎K0H/g이였다. 결과를 표 2에 표시한다.

[실시예 11 내지 13]

전기 절연유용 기제(E, F, G)에 대해, 실시예 10과 마찬가지로 각각에 2,6-디-t-부틸-p-크레졸을 0.1질량% 첨가하고, 이것을 용해하여 균일 용액으로 하였다. 얻어진 전기 절연유용 기재(E', F', G')의 산화 안정성 시험(120℃, 75h)을 행한 결과를 표 2에 표시한다.

[비교예 6, 7]

비교예 1의 채종유, 비교예 2의 채종유 이소부틸에스테르에 대해, 실시예 10과 마찬가지로 각각에 2,6-디-t-부틸-p-크레졸을 0.1질량% 첨가하고, 이것을 용해하여 균일 용액으로 하였다. 얻어진 전기 절연유용 기제의 산화 안정성 시험(120℃, 75h)을 행한 결과를 표 2에 표시한다.

[표 2]

표 2에 표시되는 바와 같이, 실시예 10 내지 13의 배합물(A', E', F', G')은, 비교예 6, 7의 그것에 비하여, 2,6-디-t-부틸-p-크레졸의 첨가에 의해 산화 안정성이 크게 개량되고, 산소나 열에 대한 안정성이 높은 것을 알 수 있다.

[실시예 14, 비교예 8]

전기 절연유를 사용하여 변압기를 구성하는 경우, 전기 절연유의 비열, 열전도율, 동점도의 크기에 의해 변압기의 용적 치수, 중량 등에 영향을 준다. 그중에서 동점도의 효과는 크고, 그 값이 작은 쪽이 냉각 설계상 유리하게 되고, 경량·콤팩트화를 기대할 수 있다.

본 발명의 실시예 1 내지 9의 전기 절연유용 기제(A 내지 I)의 동점도는, 12.5 내지 17(㎟/s)이고, 비교예 1의 채종유의 동점도 36(㎟/s)에 비하여 작다.

본 발명의 실시예 1의 전기 절연유용 기제(A)(동점도 14㎟/s)(실시예 14)와 비교예 1의 채종유(비교예 8)를 사용하여 66/11㎸30MVA 사양의 변압기에 대해 시설계(試設計)를 행하고, 각 제원의 비교를 행하였다. 그 결과를 표 3에 표시한다. 또한, 시(試) 설계에서는 각 전기 절연유의 비열, 열전도율, 밀도, 체적 팽창률도 고려하여 비교를 행하였다.

[표 3]

표 3의 결과로부터, 비교예 1의 채종유를 사용한 변압기(비교예 8)보다, 전기 절연유용 기제(A)를 사용한 변압기(실시예 14)가, 용적으로 26%, 중량으로 10% 경량, 콤팩트화된 것을 알 수 있다. 또한, 냉각기도 41% 콤팩트화된 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 전기 특성, 산화 안정성, 냉각 특성, 및 난연성에 우수한 전기 절연유용 기제를 제공할 수 있다.

또한, 탄소수 6 내지 14의 직쇄 또는 분기의 포화 또는 불포화 지방산으로서, 식물유 유래의 지방산을 원료로 한 식용 유지를 사용하면, 에너지·환경 문제에 대응할 수 있는 안전성에 우수한 전기 절연유용 기제를 제공할 수 있다.

Claims

탄소수 6 내지 14의 직쇄포화지방산과, 글리세린과의 에스테르화물을 50중량% 초과 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기, 케이블, 차단기 또는 콘덴서의 절연 또는 냉각용 전기 절연유용 기제.
제 1항에 있어서,

상기 에스테르화물이 탄소수 8 내지 12의 직쇄포화지방산과, 글리세린과의 에스테르화물인 것을 특징으로 하는 전기 절연유용 기제.
제 1항에 있어서,

상기 에스테르화물이, 40℃에서 20㎟/s 이하의 동점도를 가지며, 또한, 200℃ 이상의 인화점을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 절연유용 기제.
제 1항에 있어서,

상기 에스테르화물이, 80℃에서 3.0 이상의 비유전율을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 절연유용 기제.
제 1항에 있어서,

상기 에스테르화물이, 60질량% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 절연유용 기제.
제 1항에 있어서,

상기 에스테르화물이, 95질량% 이상의 지방산 트리글리세라이드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 절연유용 기제.
삭제
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 전기 절연유용 기제를 사용한 것을 특징으로 하는 변압기.